钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁疲劳性能研究
发布时间：2023-10-29 12:06
部分预应力混凝土结构是桥梁工程中最常用的一种结构形式。目前,通常认为承受疲劳荷载作用的部分预应力混凝土结构,会发生始于非预应力钢筋疲劳断裂的破坏模式。但实际上在腐蚀环境中承受疲劳荷载的部分预应力混凝土梁产生疲劳荷载裂缝后,钢绞线会在预应力孔道内空洞、水分及氯离子等因素作用下发生锈蚀,从而引起承受疲劳荷载的结构发生始于钢绞线断裂的疲劳破坏模式。因此,本文结合国家科技部的高技术研究发展计划资助项目“基于疲劳和寿命的混凝土桥梁结构设计方法”(2007AA11Z133),对在疲劳荷载循环一定次数后钢绞线发生锈蚀的部分预应力混凝土梁疲劳性能相关的问题进行了研究与分析,论文主要内容及结论如下:(1)开展了受压混凝土抗氯离子扩散性能的试验研究,从微观角度出发提出了采用混凝土受压应变建立表征荷载作用下试件内部微裂缝开展情况的估算指标—残余比裂缝面积,分析了受压混凝土试件受力性能与抗氯离子扩散性能的关系。结果表明:压力荷载作用下混凝土试件的氯离子扩散系数与残余比裂缝面积基本满足线性关系;与普通混凝土试件相比,高强混凝土试件的残余比裂缝面积对氯离子扩散系数的影响更明显。(2)对实际工程中钢绞线受腐蚀的部分...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 部分预应力混凝土梁组成材料的腐蚀与疲劳性能研究进展
1.2.1 混凝土中氯离子扩散性能
1.2.2 混凝土疲劳性能
1.2.3 普通钢筋疲劳性能
1.2.4 钢绞线疲劳性能
1.3 部分预应力混凝土梁疲劳性能研究进展
1.3.1 部分预应力混凝土梁弯曲疲劳性能试验
1.3.2 部分预应力混凝土梁疲劳性能分析
1.3.3 受腐蚀的钢筋混凝土梁疲劳有限元分析
1.3.4 部分预应力混凝土梁疲劳可靠性分析
1.4 本文主要研究思路及内容
2 受压混凝土试件抗氯离子扩散性能研究
2.1 引言
2.2 试验概况
2.2.1 试件设计
2.2.2 试验方法
2.3 试验结果与分析
2.3.1 氯离子扩散性能
2.3.2 微裂缝估算
2.3.3 比裂缝面积与氯离子扩散性能关系分析
2.4 本章小结
3 钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁疲劳性能试验
3.1 引言
3.2 试验概况
3.2.1 试件设计
3.2.2 试验材料的力学性能
3.2.3 试件制作
3.2.4 试件测点布置
3.2.5 试验加载及数据采集
3.2.6 钢绞线腐蚀
3.2.7 试验梁加载
3.3 试验结果及分析
3.3.1 破坏形态
3.3.2 疲劳寿命
3.3.3 跨中挠度
3.4 本章小结
4 钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁的疲劳损伤全过程分析
4.1 引言
4.2 材料的疲劳损伤参数
4.2.1 混凝土疲劳损伤参数
4.2.2 钢筋疲劳损伤参数
4.3 材料疲劳破坏准则
4.3.1 混凝土
4.3.2 钢筋
4.4 梁的疲劳损伤全过程分析方法研究
4.4.1 梁正截面的应力分析
4.4.2 疲劳荷载作用下梁中钢筋的应力重分布
4.4.3 疲劳荷载作用下梁内钢筋的残余应变
4.4.4 梁正截面疲劳全过程分析流程
4.4.5 计算结果分析
4.5 本章小结
5 钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁疲劳有限元分析
5.1 引言
5.1.1 静力计算软件简介
5.1.2 疲劳计算软件简介
5.2 梁静载作用的有限元分析
5.2.1 选取材料的单元类型
5.2.2 材料的本构关系
5.2.3 模型建立
5.2.4 试验梁静载作用的有限元分析结果
5.3 梁疲劳性能的有限元分析
5.3.1 材料疲劳性能参数选择
5.3.2 疲劳分析方法的选择
5.3.3 荷载模块的建立
5.3.4 疲劳寿命计算方法
5.3.5 试验梁疲劳有限元分析结果
5.4 本章小结
6 部分预应力混凝土梁疲劳可靠性分析
6.1 引言
6.2 可靠度的基本理论
6.2.1 结构可靠度的相关概念
6.2.2 结构可靠度的计算
6.2.3 结构疲劳可靠度的分析模型
6.3 试验梁的疲劳可靠性分析
6.3.1 极限状态方程
6.3.2 随机参数的统计特征
6.3.3 试验梁疲劳可靠性计算
6.4 氯离子侵蚀环境中的部分预应力钢筋混凝土梁疲劳时变可靠性分析
6.4.1 荷载效应模型
6.4.2 疲劳抗力衰减
6.4.3 疲劳时变可靠度计算
6.4.4 算例分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3858045
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 部分预应力混凝土梁组成材料的腐蚀与疲劳性能研究进展
1.2.1 混凝土中氯离子扩散性能
1.2.2 混凝土疲劳性能
1.2.3 普通钢筋疲劳性能
1.2.4 钢绞线疲劳性能
1.3 部分预应力混凝土梁疲劳性能研究进展
1.3.1 部分预应力混凝土梁弯曲疲劳性能试验
1.3.2 部分预应力混凝土梁疲劳性能分析
1.3.3 受腐蚀的钢筋混凝土梁疲劳有限元分析
1.3.4 部分预应力混凝土梁疲劳可靠性分析
1.4 本文主要研究思路及内容
2 受压混凝土试件抗氯离子扩散性能研究
2.1 引言
2.2 试验概况
2.2.1 试件设计
2.2.2 试验方法
2.3 试验结果与分析
2.3.1 氯离子扩散性能
2.3.2 微裂缝估算
2.3.3 比裂缝面积与氯离子扩散性能关系分析
2.4 本章小结
3 钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁疲劳性能试验
3.1 引言
3.2 试验概况
3.2.1 试件设计
3.2.2 试验材料的力学性能
3.2.3 试件制作
3.2.4 试件测点布置
3.2.5 试验加载及数据采集
3.2.6 钢绞线腐蚀
3.2.7 试验梁加载
3.3 试验结果及分析
3.3.1 破坏形态
3.3.2 疲劳寿命
3.3.3 跨中挠度
3.4 本章小结
4 钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁的疲劳损伤全过程分析
4.1 引言
4.2 材料的疲劳损伤参数
4.2.1 混凝土疲劳损伤参数
4.2.2 钢筋疲劳损伤参数
4.3 材料疲劳破坏准则
4.3.1 混凝土
4.3.2 钢筋
4.4 梁的疲劳损伤全过程分析方法研究
4.4.1 梁正截面的应力分析
4.4.2 疲劳荷载作用下梁中钢筋的应力重分布
4.4.3 疲劳荷载作用下梁内钢筋的残余应变
4.4.4 梁正截面疲劳全过程分析流程
4.4.5 计算结果分析
4.5 本章小结
5 钢绞线受腐蚀的部分预应力混凝土梁疲劳有限元分析
5.1 引言
5.1.1 静力计算软件简介
5.1.2 疲劳计算软件简介
5.2 梁静载作用的有限元分析
5.2.1 选取材料的单元类型
5.2.2 材料的本构关系
5.2.3 模型建立
5.2.4 试验梁静载作用的有限元分析结果
5.3 梁疲劳性能的有限元分析
5.3.1 材料疲劳性能参数选择
5.3.2 疲劳分析方法的选择
5.3.3 荷载模块的建立
5.3.4 疲劳寿命计算方法
5.3.5 试验梁疲劳有限元分析结果
5.4 本章小结
6 部分预应力混凝土梁疲劳可靠性分析
6.1 引言
6.2 可靠度的基本理论
6.2.1 结构可靠度的相关概念
6.2.2 结构可靠度的计算
6.2.3 结构疲劳可靠度的分析模型
6.3 试验梁的疲劳可靠性分析
6.3.1 极限状态方程
6.3.2 随机参数的统计特征
6.3.3 试验梁疲劳可靠性计算
6.4 氯离子侵蚀环境中的部分预应力钢筋混凝土梁疲劳时变可靠性分析
6.4.1 荷载效应模型
6.4.2 疲劳抗力衰减
6.4.3 疲劳时变可靠度计算
6.4.4 算例分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3858045
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